JP6658024B2 - 駆動装置及び歪み制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置及び歪み制御方法に関する。

近年、アクチュエーターに代表されるような駆動部に発生する歪みを検出する技術のニーズが高まっている。例えば、ロボットハンドでは、対象物をより適切且つ精度よく把持するため、駆動部の歪み量を厳密に制御する必要がある。従って、駆動部の歪みを検出する手段が必要となる。現在、歪み検出手段としては、電気式歪みゲージが主流である。電気式歪みゲージとは、変形による電気抵抗の変化を測定することにより歪み量を算出することが可能な力学的センサーである。

上記の電気式歪みゲージの一例として、測定誤差を低減して高精度な１軸の変位測定を可能とする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、アクチュエーターの動作による歪みの影響を低減し、センサーの検出精度を向上させることが可能な技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
上記特許文献１及び特許文献２記載の技術は、いずれもセンサーを駆動部に貼り付けることで駆動部の歪みを検出し、その検出値に基づいて駆動部の歪みを制御するものである。

また、歪み検出手段としては、他にもモアレ法という方法が存在する。モアレ法は、駆動部の表面に格子パターンを描画し、その格子パターンの変化を画像解析することで、歪みを検出する方法である。

特開平７−３２１３８５号公報 特開２０１１−７２１８０号公報

一般に、駆動部の歪みを検出する際、検出した歪み情報を、できる限りタイムラグを発生させることなく信号処理部へと伝達することが重要である。また、駆動部には、外力等により衝撃が加わることが多々あるため、衝撃に対する対策が必要である。以上より、駆動部の歪みを検出する手段には、高速検出性及び高い耐衝撃性の２つの性能が要求される。
しかしながら、従来技術には、上記の２つの性能（高速検出性及び高い耐衝撃性）を同時に満たす歪み検出手段が存在しない。
例えば、上記特許文献１及び特許文献２記載の技術等の電気式歪みゲージは、歪みを高速で検出することが可能であるが、駆動を妨げないように非常に脆く作られているため、衝撃に弱く、壊れやすいという問題がある。
また、モアレ法を用いた場合、駆動体に直接格子パターンを刻み込むことが可能であるため高い耐衝撃性を有しているが、画像解析に時間が掛かるため、歪みの検出速度が遅いという問題がある。

本発明は、高速検出性及び高い耐衝撃性を同時に満たしつつ、歪みを検出することが可能な駆動装置及び歪み制御方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
駆動装置において、
入力されたエネルギーに基づいて歪みを生じさせる駆動部と、
光を射出する光源と、
前記駆動部の表面に形成され、前記駆動部の変形に伴い歪みを生じるとともに、前記光源から射出された光を反射又は透過するマーカーと、
前記マーカーにより反射又は透過された光の光強度を検出する検出部と、
前記検出部により検出された光強度に基づいて前記マーカーに生じる歪み量を算出する信号処理部と、
前記信号処理部により算出された歪み量に基づいて、前記駆動部の歪み量を制御する歪み制御部と、
を備え、
前記マーカーは、前記駆動部の表面に、前記光源から射出される光の波長以下の周期的な微細構造を有するとともに、前記駆動部と一体となっており、
前記駆動部及び前記マーカーは、プラズモンを発生させる材料により構成されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の駆動装置において、
前記駆動部及び前記マーカーは、少なくとも水素吸蔵合金を含む材料により構成されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の駆動装置において、
前記水素吸蔵合金は、パラジウムを含む合金であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置において、
前記マーカーは、屈折率の異なる第１の媒質及び第２の媒質を有する平板状に形成され、
前記第２の媒質は、前記第１の媒質内に周期的に配列され、
前記第２の媒質の前記マーカーの受光面と平行な方向の最大長さは、前記光源から射出される光の波長よりも短くなるように形成されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の駆動装置において、
前記第２の媒質は、前記マーカーの変形方向と平行な方向において、少なくとも１つは存在するように配置されることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の駆動装置において、
前記第２の媒質が収容される領域に、気体が収容されることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の駆動装置において、
前記光源は、前記マーカーの受光面と平行な方向に偏光された、各々偏光方向が異なる複数の光を射出し、
前記検出部は、更に、前記マーカーにより反射又は透過された光の偏光方向を検出し、
前記信号処理部は、前記検出部により検出された光強度及び偏光方向に基づいて前記マーカーに生じる歪みの方向を算出することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、
入力されたエネルギーに基づいて歪みを生じさせる駆動部と、光を射出する光源と、前記駆動部の表面に、前記光源から射出される光の波長以下の周期的な微細構造を有するように形成され、前記駆動部の変形に伴い歪みを生じるとともに、前記光源から射出された光を反射又は透過するマーカーと、を備える駆動装置の歪み制御方法であって、
前記マーカーにより反射又は透過された光の光強度を検出する工程と、
前記検出された光強度に基づいて前記マーカーに生じる歪み量を算出する工程と、
前記算出された歪み量に基づいて、前記駆動部の歪み量を制御する工程と、
を有し、
前記マーカーは、前記駆動部の表面に、前記光源から射出される光の波長以下の周期的な微細構造を有するとともに、前記駆動部と一体となっており、
前記駆動部及び前記マーカーは、プラズモンを発生させる材料により構成されることを特徴とする。

本発明によれば、高速検出性及び高い耐衝撃性を同時に満たしつつ、歪みを検出することができる。

本実施形態に係る駆動装置の概略構成を示す図である。 本実施形態に係る駆動装置の制御構造を示す機能ブロック図である。 駆動部の構成を示す斜視図である。 図３の駆動部に動力が入力された際の挙動の一例を示す図である。 図３の駆動部に動力以外の外力が生じた際の挙動の一例を示す図である。 図３〜図５の駆動部の側面図である。 マーカーの構成を示す平面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ部の一例を示す断面図である。 マーカーにＸ方向の変形が生じた際の様子を示す平面図である。 マーカーにＹ方向の変形が生じた際の様子を示す平面図である。 マーカーの歪みによる反射光スペクトルの変化を示す図である。 マーカーのＸ方向の歪み量と反射光強度との対応関係を示す図である。 本実施形態に係る駆動装置の動作を示すフローチャートである。 変形例に係る駆動装置の概略構成を示す図である。 マーカーの構成の変形例を示す平面図である。 図１５中のＡ−Ａ線の断面図である。 図１５中のＢ−Ｂ線の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、図１における左右方向をＸ方向とし、上下方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向（前後方向）をＹ方向とする。

本実施形態に係る駆動装置１００は、光を利用して駆動部１に生じた歪みを測定可能なセンサーである。駆動装置１００は、図１及び図２に示すように、入力されたエネルギー（動力、外力）に基づいて受動的又は能動的に歪みを発生させる駆動部１と、駆動部１のＺ方向上方に配置された光源２と、駆動部１の表面に微細加工で一体形成され、光源２から出射された光を反射するマーカー３と、駆動部１のＺ方向上方に配置され、マーカー３により反射された光を検出する検出部４と、検出部４により検出された光に基づいて駆動部１の歪みを測定する信号処理部５と、制御部６（図２参照）と、を備えて構成されている。

駆動部１は、図３及び図４に示すように、動力Ｐ１を入力することで、歪み、変位、力などの物理量を出力することが可能な部材である。具体的には、駆動部１は、図４に示すように、動力Ｐ１を入力することで変位が発生し、その変位が発生することで動力起因の力Ｐ１１を発生させる。また、駆動部１は、歪みを介して変位や動力起因の力Ｐ２などを発生させている。ここで、（動力起因の）変位量をＱ１、変位前の長さをＬ１、変位後の長さをＬ２としたとき、歪みＤ１は、数式１で表すことができる。
Ｄ１＝Ｑ１／Ｌ２ …（１）
なお、変位量Ｑ１は、変位後の長さＬ２から変位前の長さＬ１を減算したものであるので、歪みＤ１は、数式２で表すことができる。
Ｄ１＝（Ｌ２−Ｌ１）／Ｌ２ …（２）

図５に、駆動部１に動力Ｐ１以外の外力Ｐ２が生じた際の挙動の一例を示す。また、図６に、図３〜図５の駆動部の側面図を示す。図５に示す例では、駆動部１に対し、動力Ｐ１の他、外力Ｐ２が入力されている。外力Ｐ２とは、例えば、温度や荷重等、動力Ｐ１以外に起因して駆動部１に歪み・変位を出力させるエネルギーのことである。駆動部１に外力Ｐ２が入力された際、駆動部１では歪み・変位が発生し、その歪み・変位が発生することで外力起因の力Ｐ２１が発生する。従って、図６に示すように、外力Ｐ２が生じた場合の駆動部１の実際の変位量Ｑ３は、動力起因の変位量をＱ１、外力起因の変位量をＱ２としたとき、数式３で表すことができる。
Ｑ３＝Ｑ１＋Ｑ２ …（３）
即ち、駆動部１の実際の変位量Ｑ３を正確に出力するには、外力起因の変位量Ｑ２を検出する必要があり、そのためには駆動部１の歪みを検出するセンサーが必要となる。

また、駆動部１は、例えば、パラジウムを含む合金により形成された部材である。パラジウムは、水素吸蔵合金の一つであり、プラズモン現象を発生させることができる。水素吸蔵合金とは、動力Ｐ１に相当する水素を吸収・放出することで体積変化（水素吸着に伴う体積増加及び水素放出に伴う体積収縮）を生じさせることが可能な合金のことである。即ち、駆動部１は、水素吸蔵合金であるパラジウムの水素量や温度を制御することで、所望の歪み量を出力することができる。

光源２は、下方に配置されたマーカー３に向けて直線偏光の光束（入射光２１）を射出する。光源２は、１μｍ以下の波長の光束を射出する。

マーカー３は、外力（例えば、荷重、重量、熱、磁力、圧力など）により発生する歪み量に応じて反射光の光強度が変動するナノメータースケールの均一な細孔が規則配列したナノホールアレイ構造を有している。マーカー３は、図７及び図８に示すように、第１の媒質３１と、第２の媒質３２と、を備えて駆動部１の表面に微細加工で一体形成され、光源２から射出された光束を反射する。なお、第１の媒質３１及び第２の媒質３２は、それぞれ屈折率が異なっている。
第１の媒質３１は、例えば、パラジウムを含む合金により形成された略正方形状の板状部材である。なお、第１の媒質３１は、アルミ、金、銀、チタン、酸化チタン等の金属、樹脂又は酸化物半導体等であってもよい。第１の媒質３１には、第２の媒質３２が収容される領域が、平面視でＺ方向を中心軸とする真円形状に形成されている。
第２の媒質３２は、アクリル樹脂等、第１の媒質３１よりも弾性係数が小さい材料により形成され、平面視でＺ方向を中心軸とする真円形状に形成されている。第２の媒質３２は、第１の媒質３１内に周期的に配列されている。また、第２の媒質３２の径Ｘ０が、光源２のピーク波長よりも短くなるように形成されている。

なお、第２の媒質３２をアクリル樹脂等により形成するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、第２の媒質３２が収容される領域に、気体を収容するようにしてもよい。この場合、任意の気体を密封するようにしてもよいし、第２の媒質３２の領域を空間とすることで、空気を第２の媒質３２とするようにしてもよい。

また、マーカー３を構成する第１の媒質３１及び第２の媒質３２は、図９及び図１０に示すように、駆動部１（マーカー３）の表面と平行な方向の外力に対して変形する。
例えば、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、マーカー３にＸ方向の歪み・変位（Ｘ歪み７１１）が生じた場合、マーカー３はＸ方向に歪み・変位する。図９（Ｃ）に示すように、マーカー３の歪み・変位前の第２の媒質を３２０、マーカー３の歪み・変位後の第２の媒質を３２１とし、歪み・変位前の第２の媒質３２０の径をＸ０、歪み・変位後の第２の媒質３２１の径をＸ１とすると、マーカー３に発生した歪み量εｘは、数式（１）で算出することができる。
数式（１）：εｘ＝（Ｘ１−Ｘ０）／Ｘ０
また、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、マーカー３にＹ方向の歪み・変位（Ｙ歪み７１２）が生じた場合に、マーカー３がＹ方向に歪み・変位することを示す図である。図１０（Ｃ）に示すように、マーカー３の歪み・変位前の第２の媒質を３２０、マーカー３の歪み・変位後の第２の媒質を３２１とし、歪み・変位前の第２の媒質３２０の径をＹ０、歪み・変位後の第２の媒質３２１の径をＹ１とすると、マーカー３に発生した歪み量εｙは、数式（２）で算出することができる。
数式（２）：εｙ＝（Ｙ１−Ｙ０）／Ｙ０

検出部４は、マーカー３で反射された光束（反射光２２）の光強度を検出する。検出部４により検出された反射光２２の光強度は、信号処理部５に出力される。

信号処理部５は、検出部４から出力された反射光２２の光強度に基づいて駆動部１の歪み量を算出する。具体的には、信号処理部５は、光強度と歪み量との対応関係を示すテーブルデータ（図１２参照）に基づいて歪み量を算出する。

制御部６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えて構成され、ＣＰＵはＲＯＭに記憶されている各種プログラムをＲＡＭに展開し、展開された各種プログラムと協働して、駆動部１、光源２、検出部４、信号処理部５等の駆動装置１００の各部の動作を統括的に制御する（図２参照）。

次に、本実施形態に係る駆動装置１００において、マーカー３（駆動部１）に発生した歪み量を算出する方法について、図１１及び図１２を参照して説明する。なお、測定可能な変位量の範囲は、光源２の波長や第２の媒質３２の径Ｘ０の長さに依存する。そのため、光源２の波長及び第２の媒質３２の径Ｘ０をナノメータースケールに規定することで、ナノメータースケールの変位による歪み量を測定することができる。勿論、光源２の波長や構造体の大きさ、材料等を適切に設定することで、マイクロメートル若しくはそれ以上の変位による歪み量を測定することも可能である。

実施例では、マーカー３として、第１の媒質３１の厚さＺ０が１０００ｎｍ、第２の媒質３２の厚さＺ１が２００ｎｍ、第２の媒質３２の直径Ｘ０が３００ｎｍ、第２の媒質３２の周期Ｃ０が４５０ｎｍのものを使用した。また、第１の媒質３１としてパラジウム（Ｐｂ）を、第２の媒質３２として空気を使用した。また、光源２には、マーカー３の歪み方向であるＸ方向に偏光する直線偏光であり且つピーク波長が約７００ｎｍのものを使用した。

図１１に、マーカー３の歪みによる反射光スペクトルの変化を示す。図１１に示すように、マーカー３に歪みが生じると、その歪み方向（本実施例ではＸ方向）によってマーカー３の反射光強度に変化が生じる。これは、マーカー３に歪みが生じると、マーカー３に含まれる第２の媒質３２の形状が歪み、マーカー３の表面に発生する表面プラズモンの特性（共鳴条件）が変化するためである。即ち、マーカー３の歪み量と反射光強度には相関があり、この相関を利用することで反射光強度からマーカー３の歪み量を算出することができる。

図１２は、マーカー３のＸ方向の歪み量と反射光強度との対応関係を示すテーブルデータである。反射光強度は、「反射光２２の光量÷入射光２１の光量」で算出される。図１２に示す例は、波長７００ｎｍの反射光強度を歪み量毎にプロットしたものである。信号処理部５で、図１２に示すテーブルデータを予め用意（入力）しておくことで、検出部４により検出された反射光強度に基づいて、マーカー３に発生しているＸ方向の歪み量を算出することができる。例えば、検出部４が検出した反射光強度が０．５０であった場合、図１２に示すテーブルデータを参照することで、反射光強度０．５０に対応する歪み量（≒０．１０）を算出することができる。

なお、マーカー３の歪み方向に偏光可能な光源２を用意するとともに、信号処理部５で、歪み方向（偏光方向）毎にテーブルデータを予め用意しておくことで、マーカー３に発生しているＸＹ平面上のあらゆる方向の歪み量を算出することができる。例えば、マーカー３のＹ方向の歪み量を算出したい場合には、Ｙ方向に直線偏光する光源２を用意するとともに、信号処理部５において、マーカー３のＹ方向の歪み量と反射光強度との対応関係をプロットしたテーブルデータを予め用意しておくことで、マーカー３のＹ方向の歪み量を算出することが可能となる。

次に、本実施形態に係る駆動装置１００の動作について、図１３のフローチャートを参照して説明する。
まず、制御部６は、検出部４を制御して、マーカー３で反射された光束（反射光２２）の分光強度を検出させる（ステップＳ１０１）。
次に、制御部６は、信号処理部５を制御して、ステップＳ１０１で検出された分光強度から、マーカー３に生じる歪み量を算出させる（ステップＳ１０２）。

次に、制御部６は、ステップＳ１０２で算出された歪み量が、予め設定された所定の歪み量であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。所定の歪み量とは、ユーザが所望する動力起因の歪み量のことであり、駆動部１の材質等に応じて適宜設定されるものである。
制御部６は、所定の歪み量であると判定した場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、処理を終了する。
一方、制御部６は、所定の歪み量でないと判定した場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ステップＳ１０２で算出された歪み量に基づいて、駆動部１の入力値を制御する（ステップＳ１０４）。ここで、駆動部１の入力値とは、駆動部１に入力する動力Ｐ１の値のことである。即ち、制御部６は、駆動部１に入力する動力Ｐ１の値を制御することで、駆動部１が所定の歪み量を出力するよう制御する。即ち、制御部６は、本発明の歪み制御部として機能する。
制御部６は、ステップＳ１０４で駆動部１の入力値を制御した後、ステップＳ１０１へと移行し、再度処理を繰り返す。
以上の処理により、駆動部１は、所定の歪み量を出力することができる。

以上のように、本実施形態に係る駆動装置１００は、少なくともプラズモンを発生させる材料を含んで構成され、入力されたエネルギーに基づいて歪みを生じさせる駆動部１と、光を射出する光源２と、駆動部１の表面に形成され、駆動部１の変形に伴い歪みを生じるとともに、光源２から射出された光を反射するマーカー３と、マーカー３により反射された光の光強度を検出する検出部４と、検出部４により検出された光強度に基づいてマーカー３に生じる歪み量を算出する信号処理部５と、信号処理部５により算出された歪み量に基づいて、駆動部１の歪み量を制御する歪み制御部（制御部６）と、を備える。また、マーカー３は、駆動部１の表面に、光源２から射出される光の波長以下の周期的な微細構造を有する。
従って、本実施形態に係る駆動装置１００によれば、光の反射強度の変化に基づいて歪みを検出することができるので、画像解析のような複雑な工程を必要とせず、歪みを高速で検出することができる。また、駆動部１の表面そのものに微細構造を付与しているため、外力等による衝撃が発生した場合であってもマーカー３の破損や剥離等が生じることはなく、安定して歪みを検出することができる。
よって、本実施形態に係る駆動装置１００によれば、高速検出性及び高い耐衝撃性を同時に満たしつつ、歪みを検出することができる。

また、本実施形態に係る駆動装置１００によれば、駆動部１及びマーカー３は、少なくとも水素吸蔵合金を含む材料により構成される。
従って、本実施形態に係る駆動装置１００によれば、歯車やコンプレッサー、モーター等の複雑な部品が不要であるため、駆動部１の構成を微小化することができる。また、水素吸着合金は、プラズモンを発生させることができるので、駆動部１の表面にμｍサイズのマーカー３を形成するだけで、微小な駆動部１の歪みを検出することができる。
よって、本実施形態に係る駆動装置１００によれば、駆動部１の微小化を実現しつつ、歪みを制御部６へとフィードバックすることが可能となる。

また、本実施形態に係る駆動装置１００によれば、水素吸蔵合金は、パラジウムを含む合金である。
従って、本実施形態に係る駆動装置１００によれば、パラジウムは水素を吸収することで体積膨張率が約３００％にも達するため、駆動部１として大きな力（歪み）を出力することができる。また、パラジウムは可視光領域で表面プラズモンを発生するため、駆動部１の歪みを容易に検出することができる。
よって、本実施形態に係る駆動装置１００によれば、駆動部１の出力機能と歪み検出機能とを高いレベルで両立することができる。

また、本実施形態に係る駆動装置１００によれば、マーカー３は、駆動部１と一体となっている。
従って、本実施形態に係る駆動装置１００によれば、駆動部１とマーカー３の弾性係数を合わせることができるので、駆動部１が変形した場合であってもマーカー３との間で応力の発生を抑制することができ、マーカー３の破断や劣化を抑制することができる。また、マーカー３を貼り付けて固定させる必要がないため、マーカー３が剥がれることへの懸念を解消することができるとともに、固定用の部材や工程の削減に伴うコストダウンを実現することができる。

また、本実施形態に係る駆動装置１００によれば、マーカー３は、屈折率の異なる第１の媒質３１及び第２の媒質３２を有する平板状に形成される。また、第２の媒質３２は、第１の媒質３１内に周期的に配列され、第２の媒質３２のマーカー３の受光面と平行な方向の最大長さは、光源２から射出される光の波長よりも短くなるように形成される。
従って、本実施形態に係る駆動装置１００によれば、マーカー３に含まれる第２の媒質３２の形状が歪み、マーカー３を反射する光の光強度が変化するので、検出した光強度を歪み量に換算することで、駆動部１に発生する歪みの大きさを検出することができる。また、検出可能な変位量の範囲は光源２の波長や第２の媒質３２の径の長さに依存するため、光源２の波長や第２の媒質３２の径の長さをナノメータースケールに規定することで、ナノメータースケールの変位による歪みを検出することができる。勿論、光源２の波長や構造体の大きさ、材料等を適切に設定することで、マイクロメートル若しくはそれ以上の変位による歪みを測定することも可能である。

また、本実施形態に係る駆動装置１００によれば、第２の媒質３２が収容される領域に、気体が収容される。
従って、本実施形態に係る駆動装置１００によれば、第１の媒質３１及び第２の媒質３２間で応力等が発生しなくなるため、繰り返し変形に対してロバスト性を確保することができる。

以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

（変形例）
例えば、図１４に示す例では、実施形態の駆動装置１００と比べ、光源２Ａ、検出部４Ａ及び信号処理部５Ａの構成が異なっている。なお、説明の簡略化のため、実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

具体的には、変形例に係る駆動装置１００Ａの光源２Ａは、図１４に示すように、下方に配置されたマーカー３に向けて複数の異なる直線偏光の光束（入射光２１Ａ）を射出する。各入射光２１Ａは、マーカー３の受光面と平行な方向に偏光されている。
検出部４Ａは、マーカー３で反射された光束（反射光２２Ａ）の光強度及び偏光方向を検出する。
信号処理部５Ａは、検出部４Ａから出力された反射光２２Ａの光強度及び偏光方向に基づいて駆動部１の歪み方向及び歪み量を算出する。具体的には、信号処理部５Ａは、算出された歪み方向における光強度と歪み量との対応関係を示すテーブルデータに基づいて歪み量を算出する。

以上のように、変形例に係る駆動装置１００Ａによれば、光源２Ａは、マーカー３の受光面と平行な方向に偏光された、各々偏光方向が異なる複数の光を射出する。また、検出部４Ａは、更に、マーカー３により反射された光の偏光方向を検出し、信号処理部５Ａは、検出部４Ａにより検出された光強度及び偏光方向に基づいてマーカー３に生じる歪みの方向を算出する。
従って、変形例に係る駆動装置１００Ａによれば、複数の偏光方向の反射光強度を検出することができるので、各偏光方向の光強度の差に基づいて最大歪み方向を検出することができる。また、検出された最大歪み方向の光強度に基づいて、最大歪み方向の歪み量を検出することができる。
よって、変形例に係る駆動装置１００Ａによれば、駆動部１の歪みを２次元情報として取得することができる。

（その他の変形例）
また、上記実施形態では、マーカー３において、第２の媒質３２を第１の媒質３１内に格子状に配列するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、図１５に示すマーカー３Ａのように、第２の媒質３２を、Ｘ方向に隣接する第２の媒質３２とＹ方向にδｙだけシフトするように配列するようにしてもよい。

マーカー３Ａは、第１の媒質３１及び第２の媒質３２が上記のように配列されることにより、変形方向と第２の媒質３２の周期方向とが平行ではなくなっている。従って、変形方向と平行な方向（図中Ｘ方向）における任意の断面を切り出した場合、断面毎の媒質（第１の媒質３１及び第２の媒質３２）の面積比率が略同一となるようになっている。例えば、図１５〜図１７に示すように、図１５中のＡ−Ａ線の断面（Ａ断面；図１６参照）とＢ−Ｂ線の断面（Ｂ断面；図１７参照）とを比較した場合、媒質の面積比率が略同一となっている。このように、断面毎に媒質の面積比率が略同一であるということは、断面毎の見かけ上の弾性係数が略同一であることを意味する。
なお、マーカー３Ａは、変形方向と平行な方向における断面毎の媒質の面積比率が同一であることが最も好ましいが、これに限定されるものではない。即ち、変形方向と平行な方向において、第２の媒質３２を少なくとも１つは存在するように配置する構成であれば、断面毎の媒質の面積比率のバラツキを緩和することができるので、マーカー３Ａの場所毎の見かけ上の弾性係数のバラツキを緩和することができる。

以上のように、第２の媒質３２を、マーカー３Ａの変形方向と平行な方向において、少なくとも１つは存在するように配置することで、マーカー３Ａの歪み方向（変形方向）と平行な方向における断面毎の媒質の面積比率のバラツキを緩和することができるので、マーカー３Ａの場所毎の見かけ上の弾性係数のバラツキを緩和することができる。
従って、マーカー３Ａが検出可能な歪み量の上限値を大きくすることができる。

また、上記実施形態では、駆動部１及びマーカー３の第１の媒質３１を、パラジウムを含む合金により形成するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、駆動部１及びマーカー３の第１の媒質３１を、パラジウムの代わりに、パラジウム以外の水素吸蔵合金により形成するようにしてもよい。また、駆動部１及びマーカー３の第１の媒質３１を、水素吸蔵合金以外の金属（例えば、磁性形状記憶合金等）により形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、マーカー３を、駆動部１の表面に一体形成するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、マーカー３を、駆動部１とは別体で形成するようにし、マーカー３と駆動部１とを溶接するようにしてもよい。
以上のように、マーカー３を、駆動部１とは別体で形成することで、マーカー３の成形が容易となるので、成形作業に掛かる時間やコストを削減することができる。

なお、本発明の駆動部には、駆動部１に付随する部材（例えば、伝達部材等）を含むものとする。即ち、マーカー３を、駆動部１に付随する部材の表面に形成するようにしてもよい。これにより、マーカー３が駆動部１に対して間接的に配置される場合であっても、高速検出性及び高い耐衝撃性を同時に満たしつつ、歪みを検出することができる。

また、上記実施形態では、第２の媒質３２が収容される領域を、平面視でＺ方向（マーカー３の受光面と直交する方向）を中心軸とする真円形状に形成するようにしているが、これに限定されるものではない。即ち、マーカー３の受光面と平行な方向の最大長さが光源２から射出される光の波長よりも短い形状であれば、いかなる形状であってもよく、例えば、楕円形状や矩形状等であってもよい。

また、上記実施形態では、第２の媒質３２として、第１の媒質３１よりも弾性係数が小さい材料を使用するようにしているが、これに限定されるものではない。即ち、第２の媒質３２としては、第１の媒質３１よりも弾性係数が小さい材料を使用することがより好ましいが、第１の媒質３１と同等の弾性係数の材料や第１の媒質３１よりも弾性係数が大きい材料を使用することも可能である。

また、上記実施形態では、光強度と歪み量との対応関係を示すテーブルデータ（図１２参照）に基づいて歪み量を算出するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、検出部４により検出された光強度に基づいて、所定の計算式により算出するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、光源２から射出された光束をマーカー３により反射させる構成を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、マーカー３及び駆動部１を透明体とすることで、光源２から射出された光束がマーカー３及び駆動部１を透過する構成としてもよい。この場合、検出部４は、光源２から射出された光束がマーカー３及び駆動部１を透過した先に配置され、マーカー３により透過された光のスペクトル強度を検出する。
これにより、マーカー３及び駆動部１を透過した光を用いて歪み量を測定することができるので、反射光を用いた測定と比べ、測定精度をより向上させることができる。

また、マーカー３及び駆動部１の温度を測定する温度測定部を備えるようにし、信号処理部５が、温度測定部により測定された温度に基づいて、マーカー３及び駆動部１のヤング率を算出するようにしてもよい。
これにより、算出されたヤング率に基づいて測定値を補正することができるので、歪み量の測定精度をより向上させることができる。

また、上記実施形態では、図１に示すように、光源２と検出部４とを離して配置するようにしているが、これに限定されるものではない。即ち、光源２及び検出部４を隣接して配置するとともに、光源２からマーカー３の受光面と略垂直な方向に光を射出するようにしてもよい。
これにより、マーカー３に対して略垂直に光束を入射することができるので、光束の入射角度による分光強度のバラツキを極力抑えることができ、歪み量の測定精度の安定性を確保することができる。

その他、駆動装置を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１００、１００Ａ 駆動装置
１ 駆動部
２、２Ａ 光源
２１、２１Ａ 入射光
２２、２２Ａ 反射光
３、３Ａ マーカー
３１ 第１の媒質
３２ 第２の媒質
４、４Ａ 検出部
５、５Ａ 信号処理部
６ 制御部（歪み制御部）

Claims (8)

1. 入力されたエネルギーに基づいて歪みを生じさせる駆動部と、
   光を射出する光源と、
   前記駆動部の表面に形成され、前記駆動部の変形に伴い歪みを生じるとともに、前記光源から射出された光を反射又は透過するマーカーと、
   前記マーカーにより反射又は透過された光の光強度を検出する検出部と、
   前記検出部により検出された光強度に基づいて前記マーカーに生じる歪み量を算出する信号処理部と、
   前記信号処理部により算出された歪み量に基づいて、前記駆動部の歪み量を制御する歪み制御部と、
   を備え、
   前記マーカーは、前記駆動部の表面に、前記光源から射出される光の波長以下の周期的な微細構造を有するとともに、前記駆動部と一体となっており、
   前記駆動部及び前記マーカーは、プラズモンを発生させる材料により構成されることを特徴とする駆動装置。
2. 前記駆動部及び前記マーカーは、少なくとも水素吸蔵合金を含む材料により構成されることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記水素吸蔵合金は、パラジウムを含む合金であることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記マーカーは、屈折率の異なる第１の媒質及び第２の媒質を有する平板状に形成され、
   前記第２の媒質は、前記第１の媒質内に周期的に配列され、
   前記第２の媒質の前記マーカーの受光面と平行な方向の最大長さは、前記光源から射出される光の波長よりも短くなるように形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置。
5. 前記第２の媒質は、前記マーカーの変形方向と平行な方向において、少なくとも１つは存在するように配置されることを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
6. 前記第２の媒質が収容される領域に、気体が収容されることを特徴とする請求項４又は５に記載の駆動装置。
7. 前記光源は、前記マーカーの受光面と平行な方向に偏光された、各々偏光方向が異なる複数の光を射出し、
   前記検出部は、更に、前記マーカーにより反射又は透過された光の偏光方向を検出し、
   前記信号処理部は、前記検出部により検出された光強度及び偏光方向に基づいて前記マーカーに生じる歪みの方向を算出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の駆動装置。
8. 入力されたエネルギーに基づいて歪みを生じさせる駆動部と、光を射出する光源と、前記駆動部の表面に、前記光源から射出される光の波長以下の周期的な微細構造を有するように形成され、前記駆動部の変形に伴い歪みを生じるとともに、前記光源から射出された光を反射又は透過するマーカーと、を備える駆動装置の歪み制御方法であって、
   前記マーカーにより反射又は透過された光の光強度を検出する工程と、
   前記検出された光強度に基づいて前記マーカーに生じる歪み量を算出する工程と、
   前記算出された歪み量に基づいて、前記駆動部の歪み量を制御する工程と、
   を有し、
   前記マーカーは、前記駆動部の表面に、前記光源から射出される光の波長以下の周期的な微細構造を有するとともに、前記駆動部と一体となっており、
   前記駆動部及び前記マーカーは、プラズモンを発生させる材料により構成されることを特徴とする歪み制御方法。

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